发明内容
本发明旨在提供一种二轴云台,以解决现有技术中的云台体积较大的问题。
本发明的第二目的在于提供一种基于上述二轴云台的二轴拍摄设备。
本发明的第三目的在于提供一种基于上述二轴云台的三轴云台。
本发明的第四目的在于提供一种基于上述三轴云台的三轴拍摄设备。
本发明的第五目的在于提供一种基于上述三轴云台的另一种三轴拍摄设备。
本发明的实施例是这样实现的:
一种二轴云台,用于驱动一负载装置。其包括第一电机和第二电机。第一电机和第二电机均为摆角音圈电机。第一电机包括相互配合的第一定子和第一动子。第二电机包括相互配合的第二定子和第二动子。第一动子配合连接第二定子,用于带动第二电机运动,且第一电机的转动轴线和第二电机的转动轴线不相互平行。负载装置连接于第二动子。
本实施例中的第二定子配合连接于第一动子,使得第一电机和第二电机以串联的形式连接在一起。本实施例中的二轴云台突破了现有技术中的云台所支撑的负载装置沿电机轴向与电机转子固连这一云台进一步小型化的瓶颈,通过两个摆角音圈电机(第一电机和第二电机)以串联的方式连接,可大大减小第一电机和第二电机整体所占的空间,提高了二轴云台整体集成度,减少整体体积。
一种二轴拍摄设备,其包括载体装置、负载装置和前述的二轴云台。负载装置通过二轴云台固定连接于载体装置。负载装置为成像装置。
本实施例中的二轴拍摄设备由于具备上述的二轴云台,同样具备上述有益效果。
一种三轴云台,其包括前述的二轴云台,还包括第三电机,第三电机为由转动配合的固定部和转动部构成的旋转电机。第三电机的转动部与第一定子相对固定连接。
本实施例中的三轴云台由于具备上述的二轴云台,同样具备上述有益效果。
一种三轴云台,其包括前述的二轴云台,还包括第三电机。负载装置通过第三电机连接于第二动子。第三电机为由转动配合的固定部和转动部构成的旋转电机。第三电机的固定部固定连接于第二动子,第三电机的转动部用于连接负载装置。
本实施例中的三轴拍摄设备由于具备上述的二轴云台,同样具备上述有益效果。
一种三轴拍摄设备,其包括载体装置、负载装置和前述的三轴云台。负载装置通过三轴云台固定连接于载体装置。负载装置为成像装置。
本实施例中的三轴拍摄设备由于具备上述的三轴云台,同样具备上述有益效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例一
图1是本发明实施例一中的二轴云台010的结构示意图。图2是图1的爆炸视图。为展现其使用状态,图1、图2中用虚线额外示出了本实施例中的二轴云台010使用时所连接的负载装置F1的结构。
请参见图1,本实施例中的二轴云台010包括第一电机100和第二电机200,用于支撑或连接第一电机100和第二电机200的底座300和转动座400,以及用于安装负载装置F1的负载连接座500。其中,第一电机100、第二电机200均为摆角音圈电机。
请参见图2(配合参见图1),第一电机100包括相互配合的第一定子110和第一动子120。第二电机200包括相互配合的第二定子210和第二动子220。第二定子210固定连接于第一动子120。第二定子210配合连接于第一动子120,使得第一电机100和第二电机200以串联的形式连接在一起。本实施例中的二轴云台010突破了现有技术中的云台所支撑的负载装置F1需沿电机轴向与电机转子固连这一云台进一步小型化的瓶颈,通过两个摆角音圈电机(第一电机100和第二电机200)以串联的方式连接,可大大减小第一电机100和第二电机200整体所占的空间,提高了二轴云台010整体集成度,减少整体体积。
在本实施例中,请参见图2,从整体上看,第一电机100尺寸大于第二电机200,第二电机200位于第一定子110所限定的空间之内。通过该结构的第一电机100和第二电机200的配合连接方式,充分利用第一定子110所限定的空间,进一步减小第一电机100和第二电机200整体所占的空间,提高了二轴云台010整体集成度,减少整体体积。
在本实施例中,优选地,第二定子210固定连接于转动座400靠近第一定子110的一侧,并位于转动座400与第一定子110所限定的空间之内。如此,第二电机200基本位于第一定子110所限定的空间之内,充分利用第一定子110所限定的空间,使结构紧凑,有利于本实施例中的二轴云台010的进一步小型化。
请继续参见图2(配合参见图1),第一定子110与底座300相固连成一体,形成基部B0;第一动子120、第二定子210以及转动座400三者固连成一体,形成第一动部B1;第二动子220与负载连接座500固连,形成第二动部B2。第一动部B1转动配合于基部B0,并能够在第一电机100的驱动下绕第一电机100的转动轴线转动。第二动部B2转动配合于第一动部B1,并能够在第二电机200的驱动下绕第二电机200的转动轴线转动。
第一电机100的转动轴线和第二电机200的转动轴线不相互平行。第一电机100的转动轴线和第二电机200的转动轴线不相互平行,即两转动轴线可以是相互异面的位置关系或是倾斜相交或垂直相交的位置关系。优选地,第一电机100的转动轴线和第二电机200的转动轴线垂直相交于第一交点Q1。为描述方便,下面将第一电机100的转动轴线命名为第一转轴Z1,将第二电机200的转动轴线命名为第二转轴Z2。
使用时,负载装置F1通过固连于第二动子220的负载连接座500连接于第二动子220,并可在第二电机200的驱动下随第二动部B2相对第一动部B1绕第一转轴Z1转动;以及在第一电机100的驱动下随第一动部B1和第二动部B2一同绕第二转轴Z2转动。负载装置F1的运动为其绕第一转轴Z1的转动和绕第二转轴Z2转动的叠加,即负载装置F1可在第一电机100和第二电机200的驱动下实现绕第一交点Q1的球面转动。当然,负载装置F1的转动范围受限于第一电机100和第二电机200的转动行程。
图3、图4、图5分别示出了图1中的二轴云台010处于另外三种位姿时的结构示意图。其中,图3示出了图1中的第一电机100旋转45°(即以图1中第一方向A1旋转45°)后的状态示意图,图4示出了图1中的第二电机200旋转45°(即以图1中第二方向A2旋转45°)后的状态示意图;图5示出了图1中的第一电机100、第二电机200分别旋转45°(即分别以图1中和第二方向A2的方向旋转45°)后的状态示意图。
图6是图2中的第一动部B1的爆炸视图。请参见图6(配合参见图2),如前所述,第一动子120、第二定子210以及转动座400三者固连成一体,形成第一动部B1。整体上看其连接方式为第二定子210连接于转动座400,第一动子120连接于第二定子210。具体地,第二定子210的两端分别连接有端连接耳211,第二定子210通过端连接耳211固接于转动座400。第一动子120包括两个第一线圈121,两个第一线圈121分别固连于第二定子210的两侧。具体地,在第二定子210的两侧分别设置侧连接耳212,两个第一线圈121分别通过对应的侧连接耳212连接于第二定子210的两侧。相对于第二电机200只需承载负载连接座500和负载装置F1,第一电机100需要额外承载整个第二电机200的重量。此处通过将第二动子220设置成两个第一线圈121,可获得足够大的驱动力。对应地,第二定子210的两侧分别设置有侧连接耳212,两个第一线圈121分别对应固连于两个侧连接耳212。优选地,二轴云台010还包括可拆卸连接于侧连接耳212的配合件B11,配合件B11设有用于配合第一线圈121的配合槽B101。安装时,可先分别将两个第一线圈121连接于配合件B11的配合槽B101中,再将配合件B11固定连接于对应的侧连接耳212上,以实现第二定子210和第一动子120的配合连接。
本实施例中的第一动部B1也可设置成第一动子120和第二定子210分别连接于转动座400的形式或其他形式,只需保持三者相对固定并共同运动即可。
本实施例中的转动座400可设置成多种结构。例如,请参见图2,转动座400为中间贯通的框架结构,优选地为矩形框结构。转动座400的一组对边分别固接有向转动座400的外侧延伸的第一销轴430。第一定子110固连有两个支撑柱330。两个支撑柱330间隔相对且分别位于第一定子110的两侧。支撑柱330上设有支撑并转动配合两个第一销轴430的第一销孔331。且第一销轴430和第一销孔331的相对转动轴线与第一转轴Z1重合。转动座400的另一组对边分别开设有第二销孔440。第二动子220的两侧分别固连有一第二销轴510。两个第二销轴510对应转动配合于两个第二销孔440。且第二销轴510和第二销孔440的相对转动轴线与第二转轴Z2重合。为方便与其连接的结构的拆装,转动座400设置成主要由U型框410框和可拆卸连接于U型框410框开口的横杆420组成的结构。优选地,转动座400设置第二销孔440处向内侧凹入,以使其能够适应更小的第一定子110;转动座400设置第一销轴430处向内侧凹入,以使两个支撑柱330的间距能够设置得更小。该设置可进一步减小本实施例中的二轴云台010的整体的外形尺寸。
在本实施例中,还需要说明的是,前述的转动座400可以略去,而将第二动子220直接可转动地支撑于第二定子210即可。当然,为实现该配合,需要对第二定子210的结构进行一定的设计。
如前文描述,第二动子220与负载连接座500固连,形成第二动部B2。其中,负载连接座500用于支撑连接负载装置F1。请参见图2,本实施例中的负载连接座500为半圆柱型结构,且其轴线与第二转轴Z2平行。负载连接座500位于第二定子210所限定的空间之内。以充分利用第二定子210所限定的空间,提高本实施例中的二轴云台010的结构紧凑性,有效减小本二轴云台010的整体尺寸,有利于二轴云台010的小型化。负载连接座500与第二动子220的连接方式可以是,在负载连接座500上开孔,将第二动子220配合于孔中,并通过螺钉紧固连接于第二动子220。
需要说明的是,前述的负载连接座500可以略去,而将负载装置F1直接固定连接于第二动子220即可。
本实施例中的底座300主要用于支撑连接第一定子110。请继续参见图2,本实施例中的底座300包括开口朝向与第一定子110相同的槽型座320且第一定子110支撑于槽型座320内侧。底座300还包括分别固设于第一定子110两侧的支撑柱330,第二定子210转动连接于两个支撑柱330之间。优选地,本实施例中的底座300还包括基板310,基板310呈十字形,槽型座320的两竖边及两个支撑柱330分别位于十字形的基板310的一个端点处。
需要说明的是,前述的底座300可以略去,而将第二定子210直接可转动地支撑于第一定子110即可。当然,为实现该配合,需要对第一定子110的结构进行一定的设计。
综上所述,本实施例中的二轴云台010通过两个串联设置的摆角音圈电机的结构设置,充分利用第一定子110所限定的空间,大大减小第一电机100和第二电机200整体所占的空间,提高了二轴云台010整体集成度,减少整体体积,突破了现有技术中的云台所支撑的负载装置F1需沿电机轴向与电机转子固连这一云台进一步小型化的瓶颈。
实施例二
图7是本发明实施例二中的三轴云台020的结构示意图。为展现其使用状态,图7中用虚线额外示出了本实施例中的三轴云台020使用时所连接的负载装置F1的结构。
请参见图7,本实施例中的三轴云台020包括一第三电机600和实施例一中的二轴云台010。其中,第三电机600为由转动配合的固定部610和转动部620构成的旋转电机。第三电机600的转动部620与第一定子110相对固定连接。优选地,第一转轴Z1、第二转轴Z2以及第三电机600的转动轴线两两垂直且三者相交于一点。下面将第三电机600的转动轴线命名为第三转轴Z3。
可选地,第一转轴Z1设置为航向轴,第二转轴Z2设置为俯仰轴,第三转轴Z3设置横滚轴。
实施例三
图8是本发明实施例三中的三轴云台030的结构示意图。为展现其使用状态,图8中用虚线额外示出了本实施例中的三轴云台030使用时所连接的负载装置F1的结构。
本实施例中的三轴云台030包括一第三电机600和实施例一中的二轴云台010。
其中,第三电机600为由转动配合的固定部610和转动部620构成的旋转电机。第三电机600的固定部610固定连接于第二动子220,第三电机600的转动部620用于连接负载装置F1。优选地,第一转轴Z1、第二转轴Z2以及第三电机600的转动轴线两两垂直且三者相交于一点。第三电机600的转动轴线命名为第三转轴Z3。
可选地,第一转轴Z1设置为俯仰轴,第二转轴Z2设置为航向轴,第三转轴Z3设置横滚轴。
实施例四
图9是本发明实施例四中的二轴拍摄设备001的结构示意图。请参见图9,本实施例中的二轴拍摄设备001包括载体装置F0、负载装置F1和实施例一中的二轴云台010。负载装置F1通过二轴云台010固定连接于载体装置F0。负载装置F1为成像装置。具体地,请配合参见图1,负载装置F1连接于二轴云台010的负载连接座500,二轴云台010的底座300连接于载体装置F0。
本实施例中的载体装置F0可以是手持结构、无人机、机器人、载人飞机等。例如,当载体装置F0为手持结构时,本实施例中的二轴拍摄设备001为二轴形式的手持式拍摄设备;当载体装置F0为无人机时,本实施例中的二轴拍摄设备001为二轴航拍器;当载体装置F0为其他装置时,依次类推,可得到相应的二轴拍摄设备001。
本实施例中的二轴拍摄设备001设置有实施例一中的二轴云台010,能够方便地驱动负载装置F1相对其载体装置F0转动以实现负载装置F1位姿的改变,达到调节负载装置F1的位姿或补偿载体装置F0的振动等扰动对负载装置F1工作的影响。
并且,由于具备实施例一中的二轴云台010,本实施例中的二轴拍摄设备001同样可设置成较小的尺寸。
实施例五
图10是本发明实施例五中的三轴拍摄设备002的结构示意图。请参见图10,本实施例中的三轴拍摄设备002包括载体装置F0、负载装置F1和实施例二中的三轴云台020。负载装置F1通过三轴云台020固定连接于载体装置F0。负载装置F1为成像装置。具体地,请配合参见图7,负载装置F1连接于三轴云台020的负载连接座500,第三电机600的固定部610连接于载体装置F0。
本实施例中的载体装置F0可以是手持结构、无人机、机器人、载人飞机等。例如,当载体装置F0为手持结构时,本实施例中的三轴拍摄设备002为三轴形式的手持式拍摄设备;当载体装置F0为无人机时,本实施例中的三轴拍摄设备002为三轴航拍器;当载体装置F0为其他装置时,依次类推,可得到相应的三轴拍摄设备002。
本实施例中的三轴拍摄设备002设置有实施例二中的三轴云台020,能够方便地驱动负载装置F1相对其载体装置F0转动以实现负载装置F1位姿的改变,达到调节负载装置F1的位姿或补偿载体装置F0的振动等扰动对负载装置F1工作的影响。
并且,由于具备实施例二中的三轴云台020,本实施例中的三轴拍摄设备002同样可设置成较小的尺寸。
实施例六
图11是本发明实施例六中的三轴拍摄设备003的结构示意图。请参见图11,本实施例中的三轴拍摄设备003包括载体装置F0、负载装置F1和实施例三中的三轴云台030。负载装置F1通过三轴云台030固定连接于载体装置F0。负载装置F1为成像装置。具体地,请配合参见1、图8,负载装置F1连接于第三电机600的转动部620,载体装置F0连接于三轴云台030的底座300。
本实施例中的载体装置F0可以是手持结构、无人机、机器人、载人飞机等。例如,当载体装置F0为手持结构时,本实施例中的三轴拍摄设备003为三轴形式的手持式拍摄设备;当载体装置F0为无人机时,本实施例中的三轴拍摄设备003为三轴航拍器;当载体装置F0为其他装置时,依次类推,可得到相应的三轴拍摄设备003。
本实施例中的三轴拍摄设备003设置有实施例三中的三轴云台030,能够方便地驱动负载装置F1相对其载体装置F0转动以实现负载装置F1位姿的改变,达到调节负载装置F1的位姿或补偿载体装置F0的振动等扰动对负载装置F1工作的影响。
并且,由于具备实施例三中的三轴云台030,本实施例中的三轴拍摄设备003同样可设置成较小的尺寸。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。